Metall-Biolaugung (Biomining)
Land / Region: überregional
Projektanfang: 01.01.2005
Projektende: 31.12.2012
Projektstand: 08.05.2013
Entnahme von Proben aus der stark salzhaltigen, sulfidischen Bergbauhalde in der Bucht Bahía de Chañaral, Wüste Atacama, Chile
Quelle: BGR
Die Metall-Biolaugung oder biologische Laugung stellt eine umweltfreundliche Biotechnologie zur Metallgewinnung aus Roh- und Reststoffen dar. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gewinnungstechnologien ist bei der Metall-Biolaugung der Energiebedarf eher gering und umweltschädliche Abgase wie CO2 und SO2 entstehen nicht. In den letzten Jahren hat die kommerzielle Nutzung der Metall-Biolaugung, insbesondere zur Gewinnung von Gold und Kupfer aus Erzen, weltweit stark zugenommen, besonders in den Entwicklungsländern. Darüber hinaus sind zahlreiche Metall-Biolaugungs-Verfahren zur Metallgewinnung aus Industrieabfällen patentiert worden. Zunehmend von Interesse ist Biomining von Chalkopyrit zur Kupfergewinnung und die Extraktion von Wertmetallen aus Bergbauhalden. Die BGR hat über mehrere Jahre eine Stammsammlung Metalle laugender Mikroorganismen aufgebaut, die für verschiedene biotechnologische Verfahren zur Verfügung stehen.
In Laborversuchen in Kooperation mit der TU Clausthal wurde gezeigt, dass mittels Metall-Biolaugung eine Entfernung von Metallen aus Sauerwasser bildenden Bergbauhalden zur Rohstoffgewinnung und auch zur Sanierung erreicht werden kann. Weitere Laborversuche ergaben dass mittels Metall-Biolaugung auf den Einsatz von Quecksilber zur Goldgewinnung im Kleinbergbau verzichtet werden könnte.
Im Rahmen einer DFG-Projektförderung wurde die Geomikrobiologie und mikrobielle Ökologie einer stark salzhaltigen, sulfidischen Bergbauhalde in der Bucht Bahía de Chañaral, Wüste Atacama, Chile, umfassend untersucht (Abbildung). Eine tiefenabhängige quantitative Analyse der mikrobiellen Lebensgemeinschaft hat die biogeochemischen Interaktionen bei der Eisen(II)- und Schwefel-Oxidation und bei der Eisen(III)-Reduktion bei hohen Salzkonzentrationen in aridem Klima aufgeklärt. Biomining mit stark salzigem Wasser (z.B. Meerwasser) in ariden Gebieten scheint möglich zu sein, entsprechende salztolerante Eisen(II)-oxidierende Mikroorganismen konnten in Kultur angereichert werden (Korehi et al. 2013).
Literatur:
Schippers, A., F. Glombitza, and W. Sand (Hrsg.). 2013. Geobiotechnology, Springer, im Druck.
Korehi, H., M. Blöthe, M. A. Sitnikova, B. Dold and A. Schippers. 2013. Metal mobilization by iron- and sulfur-oxidizing bacteria in a multiple extreme mine tailings in the Atacama Desert, Chile. Environ. Sci. Technol. 47: 2189-2196.
Hosseini, M. R., M. Schaffie, M. Pazouki, A. Schippers and M. Ranjbar. 2013. A novel electrically enhanced biosynthesis of copper sulfide nanoparticles. Materials Science in Semiconductor Processing 16: 250–255.
Kamradt, A., G. Borg, J. Schaefer, S. Kruse, M. Fiedler, P. Romm, A. Schippers, R. Gorny, M. du Bois, C. Bieligk, N. Liebetrau, S. Nell, B. Friedrich, H. Morgenroth, H. Wotruba and C. Merkel. 2012. An integrated process for innovative extraction of metals from Kupferschiefer mine dumps, Germany. Chemie Ingenieur Technik 84: 1694-1703.
Mikutta, R., A. Baumgärtner, A. Schippers, L. Haumaier, and G. Guggenberger. 2012. Extracellular polymeric substances from Bacillus subtilis associated with minerals modify the extent and rate of heavy metal sorption. Environ. Sci. Technol. 46: 3866-3873.
Ahmadi, A., M. Schaffie, J. Petersen, A. Schippers, and M. Ranjbar. 2011. Conventional and electrochemical bioleaching of chalcopyrite concentrates by moderately thermophilic bacteria at high pulp density. Hydrometallurgy 106: 84-92.
Schippers, A., J. Vasters, and M. Drobe. 2011. Biomining - Entwicklung der Metallgewinnung mittels Mikroorganismen im Bergbau. Commodity top news 39. Deutsche Rohstoffagentur (DERA) in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR). http://www.bgr.bund.de/DE/Gemeinsames/Produkte/Downloads/Commodity_Top_News/Rohstoffwirtschaft/39_biomining.html
Schippers, A., A. Breuker, A. Blazejak, K. Bosecker, D. Kock, and T.L. Wright. 2010. The biogeochemistry and microbiology of sulfidic mine waste and bioleaching dumps and heaps, and novel Fe(II)-oxidizing bacteria. Hydrometallurgy 104: 342–350.
Schippers, A. 2009. Biomining zur Metallextraktion aus Erzen und Abfällen / Biomining for metal extraction from ore and waste. Advanced Mining Solutions - AMS Online 3: 28-34. http://www.advanced-mining.com/
Gock, E., A. A. Nagy, D. Goldmann, A. Schippers, and J. Vasters. 2008 Sanierung einer Bergbaualtlast-Rückbau und Metallrecycling durch Biotechnologie, In: Recycling und Rohstoffe, Bd. 1, (Hrsg.). Karl J. Thomé-Kozmiensky, TK-Verlag, S. 321-340.
Herbert Jr., R. B. and A. Schippers. 2008. Iron isotope fractionation by biogeochemical processes in mine tailings. Environ. Sci. Technol. 42: 1117–1122.
Kock, D., and A. Schippers. 2008. Quantitative microbial community analysis of three different sulfidic mine tailings dumps generating acid mine drainage. Appl. Environ. Microbiol. 74: 5211-5219.
Schippers, A., A. A. Nagy, D. Kock, F. Melcher, E.-D. Gock. 2008. The use of FISH and real-time PCR to monitor the biooxidation and cyanidation for gold and silver recovery from a mine tailings concentrate (Ticapampa, Peru). Hydrometallurgy 94: 77-81.
Schippers, A., W. Sand, F. Glombitza and S. Willscher (Hrsg.). 2008. Editorial International Biohydrometallurgy Symposium, IBS2007, Frankfurt a. M., Germany, 2–5 September 2007. Special Issue Hydrometallurgy 94, Issues 1-4.
Schippers, A., W. Sand, F. Glombitza and S. Willscher (Hrsg.). 2007. Biohydrometallurgy: From the single cell to the environment. Advanced Materials Research, Vol. 20/21, Trans Tech Publications, Schweiz, ISSN 1022-6680.
